Chapitre 2. Les lois de Newton

2.1. ForcesLa force d’interaction gravitationnelle

• Force d’interaction entre deux masses• Très faible à l’échelle atomique

• Prépondérante à très grande échelle

La force électrique

• Prépondérante à l’échelle atomique

Les forces de contact entre solidesRéaction d’un support

Objet posé sur un plan horizontal

Le support exerce une force sur l’objet appelée réaction du support

Objet posé sur un plan incliné

Force exercée par les fluides

• La poussée d’Archimède

La force d’Archimède = le poids d’eau déplacée

La force de frottement fluide

h – coefficient de frottementv – vitesse du fluide par rapport au solide

Tension d’un fil

2.2. Les lois de Newton

a) La première loi de Newton : le principe d’inertie

• Il existe une famille de référentiels, appelés galiléens dans lesquels le mouvement du centre de masse d’un système isolé ou pseudo-isolé est rectiligne et uniforme

– Système isolé = sous lequel n’agit aucune force ( une idéalisation)

– Système pseudo-isolé = sous l’action de plusieurs forces qui se compensent

Application 1: 1 . Lequel de ces schémas de forces peut être celui d’un objet en mouvement rectiligne et uniforme dans un référentiel galiléen ?

2. Lesquelles de ces expressions de la valeur de l’accélération a sont incompatibles avec le schéma B de la question précédente ?a=0a=10 m.s-2

a=2ta=2t2

Application 2:

A la maison:

• 11/p.98

b) La quantité de mouvement

Application 3:

a. Exprimer et calculer la valeur de la quantité de mouvement d’un camion de masse m=3,5 t se déplaçant à la vitesse v=50 km.h-1

b. Faire de même pour une voiture de masse m’=1205 kg se déplaçant à la vitesse v’=100 km.h-1. Commenter.

c) La deuxième loi de Newton : le principe fondamental de la dynamique

• La dérivée par rapport au temps de la quantité de mouvement d’un point matériel est égale à la résultante des forces qui agissent sur le point matériel

• Équivalent à :

Application 4:

• Une voiture de masse m=1253 kg roule sur un sol horizontal et freine brusquement, subissant une force de frottement de valeur f = 4,8.103N supposée constante. Déterminer la valeur de son accélération.

A la maison:

• 12/p.99

e) Conservation de la quantité de mouvement

• Deuxième loi de Newton =>

• Théorème de conservation de la quantité de mouvement : la quantité de mouvement d’un système isolé ou pseudo-isolé se conserve

Application 5:

• Leyla se trouve sur un bateau avec un ballon. Le bateau est immobile. Leyla jette le ballon horizontalement vers l’arrière du bateau. Interpréter le mouvement du bateau.

Application: La propulsion par réaction

Application 6:

a. Une balle de pistolet, de masse 2,0 g, quitte le canon avec une vitesse de 300 m.s-1. Le système {balle + pistolet} est considéré comme isolé. Le pistolet ayant une masse de 1,0 kg, calculer la quantité de mouvement du pistolet. Quelle est la vitesse de recul.

b. Répondre à la même question pour un fusil pesant 4,0 kg.

c. Pourquoi d’après vous, les tireurs épaulent leur arme en la maintenant fortement appuyée sur eux ? Estimer la vitesse de recul pour un tireur pesant 80 kg utilisant le fusil.

d) La troisième loi de Newton : le principe des actions réciproques

• Deux corps en interaction exercent un sur l’autre des forces égales et de sens opposés.

Application 7:

• Vrai ou faux ? Justifier.a. Lorsqu’une caisse est immobile sur le sol, son poids et la réaction du sol ont même direction, même valeur et des sens contraires d’après la troisième loi de Newton.b. Si un manutentionnaire pousse la caisse initialement immobile sur le sol, la valeur de la force qu’il exerce est supérieure à celle de la force exercée par la caisse sur lui.c. Le poids de la caisse a pour valeur 600 N.La force qu’exerce la caisse sur la Terre a également une valeur de 600 N lorsque la caisse est posée par terre.d. Lorsque la caisse est placée sur un camion, elle n’exerce pas de force sur la Terre.

A la maison:

• 24/p.102,• 27,29/p.103